现代测试技术与系统设计PDF电子书下载

第1章测量与测量系统的基础知识 1

1.1测量 1

1.1.1测量与测量方法 1

1.1.2测量过程 1

1.1.3测量方法 2

1.2测量单位 3

1.2.1单位及单位制 3

1.3计量器具 8

1.3.1计量器具的基本概念 8

1.3.2计量器具的主要特征 9

1.3.3电学量具 10

第2章测量误差及其分析 18

2.1测量误差基本概念 18

2.1.1测量误差的几个名词术语 18

2.1.2测量误差的表示 19

2.1.3测量误差的分类 22

2.1.4有效数字 23

2.2系统误差的消除 25

2.2.1从产生系统误差的来源上消除 25

2.2.2利用修正的方法来消除 25

2.2.3利用特殊的测量方法消除 26

2.3随机误差的处理 30

2.3.1随机误差的统计特性和概率分布 30

2.3.2随机变量的特征参数 33

2.3.3有限次测量数据的数学期望与方差的估计 34

2.3.4测量结果的置信度 37

2.4粗大误差的剔除 42

2.4.1拉依达准则 42

2.4.2格罗布斯准则 43

2.5测量结果误差的估计 44

2.5.1直接测量结果的误差估计 44

2.5.2间接测量结果的误差估计 44

2.5.3已定系统误差的合成 48

2.6测量结果的表示 49

2.6.1测量结果的表示 49

2.6.2数据处理举例 50

2.7最小二乘法原理及其应用 52

2.7.1最小二乘法原理 52

2.7.2最小二乘法在测量中的应用 55

2.8微小误差准则与比对标准的选取 62

2.8.1微小误差准则 62

2.8.2比对标准的选取 63

第3章测量系统的基本特性 65

3.1概述 65

3.2测量系统的静态特性 66

3.2.1静态特性的获得 66

3.2.2静态特性的基本参数 66

3.2.3静态特性的质量指标 68

3.3测量系统的动态特性 72

3.3.1测量系统的数学模型 73

3.3.2常见测量系统的数学模型 74

3.3.3测量系统的动态特性参数 76

3.3.4系统特性参数、动态误差与信号频率的关系 83

3.4测试系统集成设计原则与步骤 86

3.4.1单元模块的选择与优化 87

3.4.2参数的确定与预估 87

第4章 现代测控系统集成基础 94

4.1现代测控系统的基本结构 94

4.2传感器概述 95

4.2.1传感器的定义 95

4.2.2传感器的组成 96

4.2.3传感器的分类 96

4.3变送器 97

4.4常用传感器 98

4.4.1温度传感器 98

4.4.1.1热电阻型温度传感器 98

4.4.1.2热电偶型温度传感器 102

4.4.2压力传感器 107

4.4.2.1应变式电阻压力传感器 107

4.4.2.2压阻式电阻压力传感器 108

4.4.2.3电阻式压力传感器的应用 109

4.4.2.4压力传感器常用调理电路 111

4.5转速测量用传感器 113

4.5.1反射式光电开关传感器 113

4.5.2脉冲盘式编码器（增量编码器） 115

4.6霍尔传感器 116

4.6.1霍尔传感器的基本原理 116

4.6.2霍尔电流传感器 117

4.7前置放大器 119

4.7.1测量放大器 120

4.7.2程控放大器 122

4.7.3隔离运算放大器 123

4.8量程变换 124

4.8.1量程变换电路——脉冲分压器 124

4.8.2量程的自动转换 125

4.8.3自动定标电路 126

4.9数据采集系统 126

4.9.1连续量的离散化 126

4.9.2连续量的量子化 127

4.9.3连续量的离散化和量子化 127

4.9.4 A/D转换器 128

4.9.5 D/A转换器及其主要参数 129

4.9.6采样保持电路 130

4.9.7多通道数据采集系统的几种结构形式 132

第5章 虚拟仪器及开发语言 134

5.1虚拟仪器 134

5.1.1虚拟仪器的基本概念 134

5.1.2虚拟仪器的特点 135

5.1.3虚拟仪器的发展现状 135

5.1.4虚拟仪器的构成 136

5.2虚拟仪器开发语言——LabVIEW简介 136

5.2.1 LabVIEW的特点 136

5.2.2使用LabVIEW开发虚拟仪器的基本方法 138

5.2.3前面板及其设计窗口 138

5.2.4流程图及其编辑窗口 138

5.2.5各种模板（tools palette）的功能 139

5.3虚拟仪器开发语言——LabWindows/CVI简介 140

5.3.1 LabWindows/CVI的特点 140

5.3.2使用LabWindows/CVI开发虚拟仪器的基本步骤 141

5.4基于LabView的虚拟双踪示波器的设计实例 143

第6章 信号分析与处理 148

6.1信号频谱分析的概念 148

6.2傅里叶级数与周期信号的频谱 149

6.2.1傅里叶级数 149

6.2.2周期信号的频谱 150

6.3傅里叶变换与非周期信号频谱 152

6.4离散傅里叶变换（DFT） 152

6.5频谱混叠与采样定理 153

6.5.1频谱混叠 153

6.5.2采样定理 155

6.6频谱泄漏及其抑制措施 155

6.6.1时域有限化与频谱泄漏 155

6.6.2泄漏的抑制措施 157

6.7栅栏效应 159

6.8 DFT参数的选择 159

第7章 电参量的传统测量 162

7.1直读式电气测量仪表 162

7.1.1直读式电气测量指示仪表的主要技术特性 162

7.1.2磁电系仪表 163

7.1.3电磁系电流表和电压表 167

7.1.4电动系仪表 167

7.1.5感应系仪表 169

7.2电位差计 170

7.2.1直流电位差计 170

7.2.2交流电位差计 172

7.3测量用互感器 173

7.4电压、电流的测量 175

7.5功率、电能测量 177

第8章 电参量的数字化测量 181

8.1电阻的测量 181

8.1.1比例运算器法 181

8.1.2积分运算器法 182

8.2电容的测量 184

8.2.1恒流法 184

8.2.2比较法 185

8.3电感的测量 186

8.3.1时间常数法 186

8.3.2同步分离法 188

8.4频率、周期和时间间隔的测量 189

8.4.1频率的计数法测量 189

8.4.2周期的计数法测量 191

8.4.3中介频率 193

8.4.4时间间隔的计数测量 194

8.5相位的测量 194

8.5.1相位—频率转换器原理 194

8.5.2相位测量的误差 195

8.6电压、功率和电能等的测量 197

8.6.1交流电压的测量 197

8.6.2功率和电能的数字化测量 202

8.7基于LabWindows/CVI的多功能电量测试仪的设计举例 203

8.7.1多功能电量测试仪的硬件平台 203

8.7.2软件设计 207

8.7.3谐波分析中的高准确度FFT算法 208

8.7.4实验测试结果与误差分析 210

8.7.5使用步骤 213

第9章 磁测量 217

9.1概述 217

9.1.1磁测量的任务 217

9.1.2磁量具 217

9.2基本磁规律和磁单位 218

9.2.1基本磁学量 218

9.2.2磁场的基本定律 220

9.2.3磁路定律 221

9.2.4磁单位 223

9.3物质的磁性及分类 224

9.3.1物质按磁性分类 224

9.3.2铁磁物质的磁化 225

9.3.3铁磁物质的分类 228

9.4磁场的基本测量方法 229

9.4.1冲击法 229

9.4.2磁通计法 230

9.4.3霍尔效应法 230

9.5静态磁特性的测量 231

9.5.1磁性材料试样的准备 232

9.5.2样品的退磁 232

9.5.3用磁通计法测量基本磁化曲线和磁滞回线 233

9.5.4基于虚拟仪器的静态特性自动测量 236

9.6动态磁特性的测量 239

9.6.1用指示仪表测量动态磁化曲线 239

9.6.2用瓦特表测量铁心损耗 240

9.6.3基于虚拟仪器的动态磁特性自动测量 242

第10章 干扰与抑制 246

10.1电磁干扰 246

10.1.1干扰与噪声的来源 246

10.1.2干扰与噪声的耦合方式 247

10.2干扰的表示方法 248

10.2.1串模干扰 248

10.2.2共模干扰 249

10.3干扰的抑制 251

10.3.1接地 251

10.3.2屏蔽 254

10.3.3隔离 255

10.3.4其它抗干扰措施 255

10.3.5灭弧 256

10.4电源干扰的抑制 257

附录A实验指导书——基础训练模块 259

实验1熟悉LabWindows/CVI集成软件开发环境 261

实验2虚拟面板设计与波形显示 283

实验3虚拟频谱分析演示仪 304

实验4 PCI9111数采卡的驱动 312

实验5频率测量与虚拟频率计 322

附录B现代测试技术与系统设计课程习题 326

参考文献 339